基于SDN的流表优化和路由技术研究

摘要

软件定义网络(Software Defined Networking，SDN)是针对传统网络架构的一场变革，它通过分离网络设备的控制平面和数据平面，实现了对网络流量的灵活调度并提供了开放性可编程接口，为未来网络创新研究提供了新思路。OpenFlow作为SDN技术的实现原型和部署实例，实现了SDN可编程网络的思想。SDN网络架构在应用的过程中，面临在OpenFlow流表资源有限的条件下如何更加合理地提高交换机的流表利用率和数据转发效率以及在大规模网络流量的传输过程中需要更加高效的路由算法对数据流进行调度处理等问题。针对上述问题，本文分别给出了基于SDN的流表自适应调整算法和数据流调度算法。 论文的具体工作如下： （1）搭建了基于OpenFlow流表调整算法和OpenFlow网络流量调度算法的实验平台，并介绍了算法实现中用到的相关技术。 （2）针对 OpenFlow交换机流表资源有限的现状，给出了一种基于 SDN的OpenFlow交换机流表自适应调整算法，以提高流表利用率和 OpenFlow交换机的转发效率。算法通过在控制器中添加功能模块来获取流经交换机端口处数据流量大小，并参考流表中活动流表项的比重来动态调整对应流表项的生存时间和优先级，从而提高流表的匹配命中率，增加交换机的吞吐量、降低转发延时。通过实验结果对比分析可知，本文采用的算法能使OpenFlow软交换机的吞吐量更高，转发延时更低。 （3）针对网络路径拥塞问题，综合考虑拥塞路径处数据流的业务属性、流量大小和替代路径的路径参数，给出了一种基于OpenFlow网络的动态路由算法（Dynamic RoutingAlgorithmBased on OpenFlow，DRM-OF），以实现更合理高效的流量调度。DRM-OF算法将数据流的流量分布、业务类别、路径参数相结合，对网络节点实时监测，当出现路径拥塞时，可以全局化调配网络负载，将数据流调度到适合的路径上去，从而提高整个网络的吞吐量。通过对算法性能进行对比测试，实验结果表明采用本文给出的流量调度算法可以使网络的吞吐量更高，数据流的丢包率更低。

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第一章 绪论

1.1研究背景和意义

1.2国内外研究现状

1.3论文研究内容

1.4论文组织结构

第二章 OpenFlow实验平台搭建

2.1基于OpenFlow协议的SDN技术

2.2 OpenFlow控制器

2.3 SDN数据平面资源优化相关技术

2.4 OpenFlow网络路由相关技术研究

2.5实验环境及平台搭建

2.6本章小结

第三章 基于SDN的流表自适应调整算法

3.1引言

3.2参数定义及相关问题描述

3.3基于OpenFlow的流表自适应调整算法

3.4实验验证

3.5本章小结

第四章 基于SDN的路由技术研究

4.1引言

4.2系统网络模型

4.3参数定义

4.4基于OpenFlow网络的动态路由算法

4.5测试结果与性能分析

4.6本章小结

第五章 总结与展望

5.1主要工作总结

5.2未来研究展望

参考文献

致谢

作者在攻读硕士期间主要研究成果